唐 燚

（江西核工業(yè)二六八測繪院，江西 撫州 316000）

激光雷達測繪技術(shù)使基于全球定位系統(tǒng)以及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)上形成的，激光雷達測繪技術(shù)能夠精準的獲取相關(guān)測繪信息，同時實現(xiàn)清晰的DEM。兩者有效結(jié)合，能夠清晰地指定激光束，將擊打痕跡留于物體上。對于激光雷達測繪技術(shù)系統(tǒng)而言主要包括，地形激光雷達技術(shù)系統(tǒng)與水文激光雷達技術(shù)系統(tǒng)，前者能夠精確地獲取地面數(shù)字高程模型，后者能夠有效獲取水下DEM，這兩個系統(tǒng)都是以激光為前提，開展探測于測量的，激光在測量過程當中有著非常高的精度，而且測量距離能夠達到4cm精度范圍以內(nèi)。然而激光雷達技術(shù)系統(tǒng)高精度性，不完全是單純通過激光作用來實現(xiàn)，還應(yīng)當慣性測量單元發(fā)揮作用[1]。對于激光雷達系統(tǒng)而言，其主要有單束窄帶激光器（1個）和接收系統(tǒng)（1個）所組成。脈沖的產(chǎn)生以及發(fā)射通過激光器來實現(xiàn)，并對物體表面快速敲擊，發(fā)設(shè)置原有位置，并在接收器下進行處理，發(fā)射光脈沖之后，直至向原來位置進行發(fā)射，應(yīng)用的時間都會通過接收器開展精準的測量和統(tǒng)計工作，由于光脈沖是通過光速來實現(xiàn)傳播的，所以發(fā)射下一脈沖之前，接收器已經(jīng)記錄下來上次脈沖所應(yīng)用的時間，完成測量，因光速是已知的，因此傳播時間，能夠?qū)崿F(xiàn)距離測量的轉(zhuǎn)換。

1 工程測繪中激光雷達測繪技術(shù)的應(yīng)用

1.1 精密工程測繪

在精密工程測繪過程當中利用激光雷達測繪技術(shù)，能夠大大提升測繪的精準性，而且發(fā)揮數(shù)碼相機影像拍攝功能，能夠?qū)y繪物體本身的紋理信息充分獲取，來對三維數(shù)字模型進行構(gòu)筑，提高了測繪數(shù)據(jù)的精準性和全面性。

1.2 礦山數(shù)字化測繪

在當前新的發(fā)展形勢下，我國經(jīng)濟社會建設(shè)日漸完善起來，同時對資源需求量也在不斷加大，礦山資源開采規(guī)模也在日漸提升，開采深度越來越大，但是礦產(chǎn)資源短缺問題卻沒有得到根本性的解決，對經(jīng)濟社會發(fā)展形成很大阻礙，更嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境，更不利于礦山持續(xù)健康發(fā)展。因此在工作實際有關(guān)部門應(yīng)當不斷進行改革與創(chuàng)新，大力推進數(shù)字化礦山建設(shè)[2]。而將激光雷達測繪技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，可以快速的對礦山有關(guān)信息數(shù)據(jù)及時的采集，同時開展系統(tǒng)整合于有關(guān)分析與處理，針對性地進行三維數(shù)字模型構(gòu)建，對礦山的實際區(qū)域充分確定，對礦山頂部有關(guān)信息數(shù)據(jù)及時提取，礦山模型重新構(gòu)建，通過不同層次對礦山模型以及地面模型有效整合，來對礦山實際情況進行詳細的分析，對于塌陷區(qū)的損壞程度進行有效檢測，對礦山災(zāi)害及時做出風(fēng)險預(yù)警，指導(dǎo)災(zāi)害防治。

1.3 森林工業(yè)

森林工業(yè)屬于我國商品材生產(chǎn)領(lǐng)域，主要涉及木材的生產(chǎn)以及林木加工等產(chǎn)業(yè)，通過激光雷達掃描技術(shù)的應(yīng)用，能夠更加精準地分析森林以及樹冠底部地形地貌情況，獲取完善的數(shù)據(jù)信息，還能精準的測量樹木生長高度，在處理數(shù)據(jù)過程當中，通過對植被返回數(shù)據(jù)以及地面返回數(shù)據(jù)進行分析對比，能夠更加精準全面的了解樹的高度以及樹冠覆蓋率。和材質(zhì)等信息數(shù)據(jù)，更好地推動林業(yè)工業(yè)建設(shè)與發(fā)展。

1.4 電力運輸

利用直升機搭載激光雷達系統(tǒng)，能夠?qū)﹄娏鬏斁€路展開精準的測量，而且直升機測量過程當中根據(jù)實際情況更改高度與飛行路線，同時依照敷設(shè)電力管道線路進行飛行，在降低成本過程當中，對有關(guān)數(shù)據(jù)信息展開更加精準的測量，而且在通過激光雷達系統(tǒng)進行測量過程當中，還可通過傳感設(shè)備以及定位系統(tǒng)和相機等，對電力傳輸線路圖進行繪制，保證電力系統(tǒng)的安全性、可靠性。進而為人們生產(chǎn)生活。提供穩(wěn)定的能源供應(yīng)。

1.5 城市規(guī)劃建設(shè)

伴隨經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展城市化進程日漸加快，在人們的日常生活當中，數(shù)字電視得到了普及應(yīng)用，成為傳播社會信息與人們生活娛樂的重要載體。而利用激光雷達測繪系統(tǒng)可以對數(shù)字城市內(nèi)部當中，各種多元空間信息進行獲取，推動數(shù)字化城市建設(shè)，同時這也是城市規(guī)劃內(nèi)部建設(shè)的重要組成。利用激光雷達測繪系統(tǒng)的構(gòu)建，發(fā)揮激光雷達掃描技術(shù)優(yōu)勢，能夠?qū)Ω呔雀叻直媪Φ臄?shù)字影像及時獲取，和有效連接地空間數(shù)字模型，共享更多資源，通過提供強大的數(shù)字資源體系來推動城市規(guī)劃建設(shè)，加多元化的信息獲取平臺，通過先進的技術(shù)支撐推動經(jīng)濟社會持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展。

1.6 數(shù)字城市建設(shè)

當前社會已經(jīng)全面進入信息時代，數(shù)字化城市建設(shè)成為當前社會發(fā)展的重要目標，也是當前信息化建設(shè)的重要任務(wù)。而推動數(shù)字化城市建設(shè)需要更加全面精準的空間信息，只有將空間信息全面精準的提供出來，才能為數(shù)字化城市建設(shè)奠定基礎(chǔ)框架與信息平臺，而收集測繪成果進行加工處理，便成為有關(guān)科學(xué)研究領(lǐng)域的重要問題。應(yīng)用激光雷達測繪技術(shù)，可以為數(shù)字化城市構(gòu)建提供全面精準的空間信息，而且還能提供高精度高分辨率的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)。正是由于激光雷達測繪技術(shù)的諸多優(yōu)勢，現(xiàn)已成為推動數(shù)字化城市建設(shè)不可或缺的重要技術(shù)方式。

在建設(shè)數(shù)字化城市過程當中，對管理城市虛擬平臺的構(gòu)建，即城市三維模型，不僅要保證精度高，而且還必須要確保真實感以及可測量的效果。這些都是測繪工作需要完成的重要問題。而利用傳統(tǒng)測繪技術(shù)手段，會由于城市地理環(huán)境和成本方面的因素，對傳統(tǒng)測繪技術(shù)應(yīng)用造成一定限制，難以及時全面高精度地將有關(guān)空間信息全面地提供出來，而且大大增加了三維建模工作量的投入，對數(shù)字化城市建設(shè)服務(wù)能力的深度和廣度也會造成很大影響，阻礙數(shù)字化城市的作用發(fā)揮，而通過激光雷達測繪技術(shù)的高效應(yīng)用，能夠快速多角度地對建筑物進行激光掃描，及時獲取全面的城市空間信息，具有非常高的三維點坐標精度，大大提高了信息數(shù)據(jù)的可靠性，與有關(guān)軟件充分結(jié)合，聯(lián)合應(yīng)用，能夠獲取云數(shù)據(jù)，并構(gòu)建模型于映射，對城市大面積三枚模型及時構(gòu)建。

1.7 軍事

在軍事成像偵察過程當中，激光雷達測繪技術(shù)發(fā)揮著十分重要的作用，不但能夠?qū)y繪目標及其周圍圖像信息清楚地進行獲取，還能及時掌握目標的運動狀態(tài)與速度。同時一些波段的激光雷達，還能實現(xiàn)對隱蔽目標的偵查。將激光雷達測繪技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域主要體現(xiàn)在，可以進一步推動導(dǎo)彈的研制，并為巡航導(dǎo)彈導(dǎo)航。同時具有良好的測距作用，可以將不同目標特征信息全面的提供出來，不僅能夠有效區(qū)分大的車輛，還能對人員進行有效區(qū)分，另外還能對目標進行成像，具有非常高的分辨率。而且激光雷達測繪技術(shù)還能為基在武器發(fā)射系統(tǒng)，提供精準的目標距離，并對目標瞄準點進行選擇。另外激光雷達測繪技術(shù)還具有低飛目標跟蹤測量技術(shù)優(yōu)勢，如美國研制出的一些車在精密跟蹤系統(tǒng)，在測距上達到了0.1m的精度，能夠促進導(dǎo)彈低空飛行，還極大提高了命中率，夠有效校準飛機著陸系統(tǒng)，還能校準導(dǎo)航衛(wèi)星定位。所以在軍事領(lǐng)域，激光雷達技術(shù)有著非常強大的作用優(yōu)勢。

2 激光雷達測繪技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1 星載激光雷達

衛(wèi)星是星載LiDAR的平臺，具有非常高的運行軌道，而且能夠更加廣泛地進行觀測，效率非常的高，不會受到天空與地面背景因素影響，具有非常清晰的分辨率，而且具有非常高的靈敏度，不觸及到世界各個角落。獲取數(shù)字地面模型以及三維控制點提供了非常好的途經(jīng)，在科學(xué)研究以及國防領(lǐng)域應(yīng)用價值和應(yīng)用意義非常的突出。在天體觀察方面星載LiDAR發(fā)揮著十分重要的作用，可以測繪天體采集全球信息，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)、環(huán)境等各方面監(jiān)測，還能有效調(diào)查林業(yè)資源，測量大氣結(jié)構(gòu)成分。

2.2 戰(zhàn)場偵察激光雷達

激光雷達具有非常好的偵查作用，也是一種非常先進的偵查手段。美國雷西昂公司在試驗研究過程當中通過GaAA激光行掃描傳感器應(yīng)用，將ILR100成像激光雷達制造出來，可以在無人機以及商用飛機上安裝使用，可以在高度120m～460m范圍內(nèi)進行高空偵察，獲得的影像數(shù)據(jù)可以及時的，通過飛機上安裝的陰極攝像管顯示器，在有關(guān)數(shù)據(jù)鏈路上向地面接收站及時發(fā)送。

2.3 測風(fēng)激光雷達

風(fēng)速測定對于氣候變化方面的研究以及提高天氣預(yù)報精準度方面發(fā)揮著重要的作用，同時在機場氣流監(jiān)測過程當中，通過測定風(fēng)速能夠?qū)︼w行航線進一步優(yōu)化，同時在軍事火箭發(fā)射等很多方面進行風(fēng)速監(jiān)測都有著十分重要的意義。而激光雷達測繪技術(shù)，應(yīng)用于這些方面意義重大，今后應(yīng)當加強。2μm全固化相干激光雷達測繪技術(shù)方面的研究，這是今后重要的發(fā)展重點。

2.4 激光雷達尋的器

激光雷達能夠?qū)⒕嚯x于強度為基礎(chǔ)高分辨率影像給全面提供出來，進一步提高空地武器精確制導(dǎo)效果，通過激光雷達尋得器，可以對目標形成三維影像，能夠更加精準地對目標進行識別。

現(xiàn)在美國一些科研機構(gòu)和海軍聯(lián)合進行基于固態(tài)激光雷達演示計劃，希望希望以此來進一步提高激光雷達尋得器，對目標自動捕獲，在AGM-130以及聯(lián)合空地遠程導(dǎo)彈上安裝激光雷達尋得器，能夠使其自主自導(dǎo)能力大幅增強，提高打擊精度。